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第二章 信号分析基础（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。3、 周期信号的频谱具有三点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。5、 描述随机信号的时域特征参数,有均值，均方值，方差6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。7、信号x(t)的均值x表示信号的 直流 分量，方差描述信号的 波动量 。7、 当延时0时，信号的自相关函数Rx(0)= ，且为Rx()的 均方 值。9、 周期信号的自相关函数是 同频率 周期信号，但不具备原信号的 相位 信息。10、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 概率密度函数 、和 自相关函数 。11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换法 、 和 滤波法 12、 设某一信号的自相关函数为，则该信号的均方值为=A，均方根值为xrms=。（二）判断对错题（用或表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（对 ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（对 ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（错 ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（错 ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。（对 ）6、 互相关函数是偶实函数。（错 ）（三）单项选择题1、下列信号中功率信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.正弦信号、C.三角脉冲信号 D.矩形脉冲信号2、周期信号x(t) = sin(t/3)的周期为（ ）。 A. 2/3 B. 6 C. /3 D. 23、下列信号中周期函数信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.随机信号 C.余弦信号、D.三角脉冲信号4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（ ）。A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数5、两个非同频率的周期信号的相关函数为（ ）。 A. 0 B. 1 C. D. 周期信号6、概率密度函数提供的信号的信息是（ ）。A. 沿频率轴分布 B. 沿时域分布 C. 沿幅值域分布 D. 沿强度分布7、不能用确定的数学公式表达的信号是（ ）。 A复杂周期信号 B瞬态信号 C随机信号 D.非周期信号8、已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f)，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ ）。A B C D 2X(f)（四）简答和计算题1、 求正弦信号的绝对均值|x|和均方根值xrms。2、 求正弦信号的均值，均方值，和概率密度函数p(x)。3、 求指数函数的频谱。4、 求被截断的余弦函数的傅立叶变换。5、 求指数衰减振荡信号的频谱。6、已知信号，试计算并绘图表示 （1）傅里叶级数实数形式的幅值谱、相位谱； （2）傅里叶级数复数形式的幅值谱、相位谱； （3）幅值谱密度。7、 已知信号，求信号的自相关函数，并画出自功率谱（双边幅值谱）。8、 求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。9、 相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。同频相关、不同频不相关。应用：通过两个间隔一定距离的传感器来不接触地测试物体的速度。10、 试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、幅值成比例关系；11、 某一系统的输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数和输入输出的互相关函数之间的关系为，试说明该系统起什么作用？该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T；第三章 测试系统的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为 0.5 ，幅值，相位。2、 试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度 1233、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换 、 和 滤波法 。4、 当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为。5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。（二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡3、 两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。（1） （2） （3）（4）4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。（1）存在，但5 （2）存在，但 B. C D C22、若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（ ）。A 1.22mV B 2.44mV C 3.66mV D 4.88mV3、AD转换器的位数越多，则（ ）。 A转换精度越低 B 转换速度越快 C转换精度越高 D分辨力越低（四）简答和计算题1、模数转换器的输入电压为010V。为了能识别2mV的微小信号，量化器的位数应当是多少？若要能识别1mV的信号，量化器的位数又应当是多少？2、 模数转换时，采样间隔分别取1ms，0.5ms，0.25ms和0.125ms。按照采样定理，要求抗频混滤波器的上截止频率分别设定为多少Hz（设滤波器为理想低通）？3、某信号的幅值频谱如下图。试画出当采样频率fs分别为1)2500Hz，2) 2200Hz，3) 1500Hz时离散信号在0fN之间的幅值频谱。f Hz02008001200A(f)22.801.80题图 5-54、 已知某信号的截频fc125Hz，现要对其作数字频谱分析，频率分辨间隔1Hz。问：1)采样间隔和采样频率应满足什么条件？2)数据块点数N应满足什么条件？3)原模拟信号的记录长度T?5、信号从连续到离散的过程中会出现哪些误差，怎样减少和避免这些误差。解：(a)分辨率造成的量化误差。解决方法：提高量化位数(b)转换频率不够高造成的频谱混叠。解决方法：提高采样频率(c)偏移误差输入信号为零时输出信号不为零的值。解决方法：调零(d)能量泄露误差。解决方法：窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小第六章 传感器原理与测量电路习题（一）填空题1、 属于能量控制型的传感器有 电阻、电容、电感、涡流 等，属于能量转换型的传感器有 压电、磁电 等（每个至少举例两个）。2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用 金属丝几何变形 引起的电阻变化，后者利用 半导体材料的电阻率变化 变化引起的电阻变化。3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用 差动 工作方式。4、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 电荷 放大器和 电压 放大器，后接 电荷 放大器时，可不受连接电缆长度的限制。5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 电涡流 效应。6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 。7、 压电式传感器是利用某些物质的 电介质压电效应 而工作的。（二）选择题1、 电阻应变片的输入为 。（1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度2、 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。（1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 。（1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。（1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。（1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 产生变化。（1）固有频率 （2）阻尼比 （3）灵敏度 （4）压电常数7、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 传感器。（1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间的关系是： 。（1） （2） （3） （4）9、 光电倍增管是利用 效应制成的器件。（1）内光电 （2）外光电 （3）光生伏特 （4）阻挡层10、 光敏元件中 是直接输出电压的。（1）光敏电阻 （2）光电阻 （3）光敏晶体管 （4）光导纤维11、下列传感器属于发电型位移传感器的是（ ）。 A.电阻式位移传感器 B.电容式位移传感器 C.电感式位移传感器 D.磁电式位移传感器12、测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ ）A容栅型 B变极距型 C变介质型 D 变极板面积型13、在光栅式位移传感器中，为了分辨小于栅距W的位移量，必须采用（ ）。A 放大电路 B 辨向电路 C 微分电路 D 细分电路14、可用作测量小位移的传感器有（ ）。 A电涡流传感器 B感应同步器 C光栅 D磁尺15、压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（ ）。A很高 B.较高 C很低 D较低 16、半导体应变片的工作原理是基于（ ）。A. 压磁效应 B. 压电效应 C. 压阻效应 D. 霍尔效应（三）判断对错题（用或表示）1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（对 ）2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（对）3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（错 ）4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（错）（四）简答和计算题1、 哪些传感器可选作小位移传感器？电涡流传感器，电容传感器，微波测距传感器。相位测量激光传感器2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？答：优点：能对位移，厚度，表面温度，速度，应力，材料损伤等进行非接触式连续测量，体积小，结构简单，不怕油等介质污染。不能，只有在小范围才能保证一定线性度3、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？答：厚度，表面温度，速度，应力。4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。答：电涡流传感器不能测量塑料物体移动的位移，因为检测对象错误。塑料不能产生涡流，要在塑料上加装金属材质的物体。 5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？答：加速度传感器要通过质量块把加速度转换为力作用在压电片上6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。（1） 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；（2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。7、 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：（1） 如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？（2） 如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格mV）在时，读数仪表的变化量为多少？8、 选用传感器的基本原则是什么？选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。1、灵敏度一般说来，传感器灵敏度越高越好，但，在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围。 c)交叉灵敏度问题2 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。 3 线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。 4 稳定性 稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。5 精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度6 测量方式 传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。9、 什么是物性型传感器? 利用其物理性变化实现信号转换的传感器,如热敏电阻传感器、光电式传感器。10、 什么是压电效应？压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。11、 为什么压电式加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器？因为压电式传感器输出的电信号很微弱，为了提高灵敏度，需要使用电荷放大器。12、 什么是结构型传感器? 结构型传感器是以结构（如形状、尺寸等）为基础，利用某些物理规律来感受（敏感）被测量，井将其转换为电信号实现测量的。第七章 振动的测试（一）填空题1、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率系统固有频率，速度共振频率系统固有频率，加速度共振频率系统固有频率。2、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，在相位共振处位移始终落后于激振力度。3、单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率固有频率时，质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等。4、激励方式分为，。5、按所测的振动性质可将拾振器分为和。6、阻抗头的前端是，后面是测量激振点响应的。7、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：、和。8、机械系统的主要振动参数是，和。9、相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为传感器。（二）判断对错题（用或表示）1、 压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ）2、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ）3、 压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。（ ）4、 压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，灵敏度越低。（ ）5、 涡流位移传感器属于绝对式拾振器。（ ）6、 低